No puedes tenerlo todo

Debe ser visible a simple vista como un planeta distinto durante varios años antes del punto más cercano.

Parece ser notablemente más grande que la luna, aunque tiene el tamaño de la Tierra en términos absolutos.

Estar en una órbita estable que le permita acercarse a la Tierra de vez en cuando... pero preferiblemente de tal manera que no haya un registro histórico de ello.

Estos están en conflicto.

Tenemos registros de cometas, mucho menos llamativos que su objeto propuesto, que se remontan a 2000 años desde los chinos, griegos, babilonios, etc. Se registraría un evento como una segunda luna. Necesitamos una órbita altamente elíptica donde estuvo su último paso antes de que tengamos registros escritos, probablemente más de 4000 años. Tal órbita es "casi parabólica" , lo que significa que tiene casi suficiente energía para escapar de la gravedad del Sol.

C/1823 Y1 o Comet De Bréauté-Pons o The Great Comet of 1823 servirán como ejemplo. Era mucho, mucho más pequeño que su objeto, y tenía un período orbital de unos 2300 años . A medida que caía hacia el Sol, aceleraba. Al pasar junto a la Tierra a 1 UA, lo haría a unos 40 km/s . En su punto más cercano se acercó a 0,5 AU del Sol a cerca de 50 km/s . Si asumimos un promedio de alrededor de 45 km/s dentro de la órbita de la Tierra, entonces podría entrar y salir de la órbita de la Tierra de 150 000 000 km en alrededor de 6 o 7 millones de segundos o 77 días.

$$\frac{150,000,000 \text{ km} \times 2}{45 \text{ km/s}} \times \frac{1 \text{ day}}{60 \text{ seconds} \times 60 \text{ minutes} \times 24 \text{ hours}} = 77 \text{ days}$$

Y eso es más o menos lo que se vio. Era visible a simple vista en diciembre de 1823 y en abril de 1824 ya no era detectable por los astrónomos del siglo XIX.

" Del tamaño de la Tierra, pero parece notablemente más grande que la Luna "

Totalmente factible, pero no por mucho tiempo, y no es predecible ni estable ni bueno para la Tierra.

Como mostramos arriba, esta cosa vendrá gritando desde el sistema solar exterior a una velocidad muy alta. Es posible que casualmente cruce la órbita de la Tierra a la distancia justa para parecer más grande que la Luna.

Como se basa en que la Tierra simplemente está en el lugar correcto en relación con la órbita del objeto, y no estarían en resonancia, esto no sería una ocurrencia regular en sus órbitas. No duraría mucho ya que tanto la Tierra como el objeto se mueven uno respecto al otro.

El diámetro angular de la Luna , lo grande que es en el cielo, es de unos 1800 segundos de arco , o 0,5°. El diámetro angular en segundos de arco es

$$206265 \times \frac{\text{actual diameter}}{\text{distance}}$$

Tenga en cuenta que es una relación simple entre el diámetro real y la distancia, por lo que si queremos que algo más grande siga siendo del mismo tamaño, debe estar más lejos en la misma proporción. El diámetro de la Tierra es unas 3,7 veces el diámetro de la Luna, por lo que para que un objeto del tamaño de la Tierra parezca del tamaño de la Luna, debe estar unas 3,7 veces más lejos. La Luna está a unos 400.000 km de distancia por lo que nuestro objeto está a unos 1,5 millones de km de distancia .

Pero no puede permanecer allí por mucho tiempo. Dado que se está moviendo hacia (o alejándose) del Sol a unos 45 km/s, no permanecerá en ese tamaño aparente por mucho tiempo. En una hora habrá recorrido unos 160.000 km y en un día se habrá movido 3,9 millones de km.

Lo mejor que pudimos hacer es que creciera amenazadoramente y retrocediera en el transcurso de unas pocas noches.

Pero eso también es muy cercano , de modo que afectaría ambas órbitas , por lo que esta no es una situación estable. En su acercamiento más cercano estarían poniendo sobre$1^{21}\text{ N}$entre sí o alrededor de 5 veces la fuerza de la Tierra sobre la Luna . Esto sería malo .

¿Qué podría hacer que esto funcione?

Suelta la estabilidad histórica. Haga de esto un cambio orbital de una sola vez.

me inspiraré en$\text{2015 BZ}_{509}$. Este es un asteroide en una órbita retrógrada (está orbitando al revés de todo lo demás) cerca de Júpiter. Ha llamado la atención recientemente debido a un artículo que afirma que puede ser un objeto extrasolar capturado por Júpiter. Scott Manley tiene un excelente video que explica por qué esto es tan significativo y con excelentes animaciones.

Podrías tener un objeto del tamaño de la Tierra de bajo albedo en una órbita excéntrica y de muy alta inclinación. Dado que tiene una gran inclinación, atraviesa el sistema solar cada pocos cientos de años. Dado que está tan lejos del plano del resto de los planetas, normalmente interactúa con poco en su viaje a través del sistema solar interior. Dado que su albedo es tan bajo y no se acerca lo suficiente al Sol para vaporizar los gases y dejar un rastro perceptible, los astrónomos históricos normalmente no lo notan.

Los astrónomos modernos lo ven venir esta vez. Pero esta vez es diferente. Esta vez se acerca un poco demasiado frente a Júpiter. Esta interacción frena y lo azota hacia una nueva órbita menos excéntrica y de menor inclinación.

De repente, hay un nuevo planeta del tamaño de la Tierra que se desplaza rápidamente por el sistema solar interior, cruzando las órbitas de todos. Si juegas un poco, puedes encontrar una órbita que sea elíptica, inclinada, pero que pase cerca de la Tierra de vez en cuando.

Lo cerca que tendría que estar de Júpiter para que esto suceda, dejaré que alguien más lo averigüe. Señalaré que capturar un asteroide y capturar un planeta del tamaño de la Tierra, probablemente un millón de veces más masivo (y con un millón de veces más impulso que superar) son asuntos bastante diferentes.